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Die
Erfindung betrifft ein Fahrrad-Tretlager mit einer Tretlagerwelle,
die an ihren Wellenenden einen Mehrkantkonus hat, auf den jeweils
eine Tretkurbel mit einer komplementär geformten Kurbelöffnung aufsetzbar
ist.
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Während früher zur
Verbindung der Tretlagerwelle mit den Tretkurbeln Keilverbindungen
verwendet wurden, ist dazu heute überwiegend ein konischer Vierkant üblich. Die
gängigen
Vierkant-Normen gehen von einer Welle von etwa 17 mm Wellendurchmesser
aus. Dabei werden die Tretkurbeln mittels einer Kurbelschraube sehr
fest auf den an den Wellenenden der Tretlagerwelle vorgesehenen
Vierkant aufgepresst. Aus der geringen Stärke der Tretlagerwelle an den
Wellenenden resultiert eine große
Flexibilität
und Instabilität
insbesondere beim Einsatz von Leichtmetallen. Der Vierkant selbst
schafft ein quadratisches Loch in der Kurbel. Durch das Aufpressen der
Tretkurbeln auf die Tretlagerwelle entstehen in den 90 Grad-Ecken
extrem hohe Sprengkräfte.
Ein weiterer Nachteil ist durch die Kleinheit des Vierkants bedingt:
Die geringen Flächen
reichen manchmal, insbesondere beim Einsatz von Schmierstoffen,
nicht aus, um die Tretkurbeln auf den zugeordneten Vierkanten fest
zu halten.
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In
jüngerer
Zeit sind dickere Wellen von beispielsweise 22 mm und 25 mm Wellendurchmesser auf
den Markt gekommen. Dabei sind die Kurbelaufnahmen unterschiedlich
ausgestaltet und weisen beispielsweise einen nicht-konischen Sechskant,
eine Vielzahnverbindung mit anschließendem runden Konus oder eine
Vielzahnnverbindung ohne Konus auf.
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Fast
alle oben beschriebenen Verbindungen zwischen Tretlagerwelle und
Tretkurbeln weisen einen Anschlag auf, bis zu dem die Tretkurbel
auf die Tretlagerwelle rutschen kann. Dehnt sich infolge Krafteinwirkung
die kurbelseitige Wellenaufnahme, kommt es zum Wackeln der Tretkurbel.
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Bei
konisch ausgestalteten Wellenenden der Tretlagerwelle kann die zwischen
Tretlagerwelle und den Tretkurbeln vorgesehene Verbindung durch
weiteres Aufschrauben der Kurbelschraube nachgezogen werden. Dies
ist jedoch nicht möglich,
wenn ein Anschlag vorgesehen ist, der das Aufschieben der Tretkurbel
auf das zugeordnete Wellenende begrenzt. Im letztgenannten Fall
muss die Kurbel ersetzt werden, sofern die Kurbel nicht mit einem Schlitz
und einer Schraube versehen ist und wenigstens begrenzt weiterbenutzt
werden kann.
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Solche
zusätzlichen
Sicherungen und insbesondere auch die zwischen Tretlagerwelle und
den Tretkurbeln üblichen
Vielzahlverbindungen sind jedoch bei kleinen Stückzahlen nicht kostengünstig herstellbar.
Aus der Notwendigkeit mehrfacher Kalibrierung solcher Profile, insbesondere
bei den üblichen
Vielzahnverbindungen ergibt sich, dass bereits kleine Fehler Ausschuss
ergeben.
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Es
besteht daher insbesondere die Aufgabe, ein Fahrrad-Tretlager mit einer
zwischen Tretlagerwelle und den Tretkurbeln vorgesehenen Verbindung zu
schaffen, die steif, kraftschlüssig,
bruchsicher, tolerant gegenüber
Maßabweichungen
und selbst bei kleinen Stückzahlen
billig in der Herstellung ist, wobei zusätzliche Hilfsmaßnahmen
zur Absicherung der Tretkurbeln auf dem zugeordneten Wellenende
möglichst
vermieden werden sollen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht bei dem Fahrrad-Tretlager der eingangs erwähnten Art
insbesondere darin, dass der Mehrkantkonus fünf oder mehr als fünf Kanten
hat.
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Da
der zwischen der Tretlagerwelle und den Tretkurbeln zur Verbindung
jeweils vorgesehene Mehrkantkonus zumindest fünf Kanten hat, ist der Konus
einer Kreisform angenähert,
welche die höchste
Stabilität
und Steifheit bietet. Gleichzeitig aber werden die von den Tretkurbeln
auf die Tretlagerwelle übertragenen
Kräfte
auf eine größere Kanten-Anzahl
verteilt und dort übergroße Sprengkräfte vermieden,
so dass eine dauerhaft kraftschlüssige Verbindung
zwischen Tretlagerwelle und Tretkurbeln erreicht wird. Durch den
Mehrkantkonus und die dauerhaft kraftschlüssige Verbindung zwischen Tretlagerwelle
und den Tretkurbeln sind Anschläge
oder zusätzliche
Vielzahlverbindungen entbehrlich, so dass die erfindungsgemäße Tretlagerwelle-/Tretkurbel-Verbindung
sich kostengünstig
herstellen lässt.
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Dabei
werden Ausführungen
bevorzugt, bei welchen der Mehrkantkonus fünf bis acht Kanten, vorzugsweise
sechs Kanten hat. Bei diesen Ausführungen weist der Mehrkantkonus
eine Anzahl von Kanten auf, welche Kanten auch bei kleinen Wellendurchmessern
trotz der an die Kreisform angenäherten
Ausgestaltung des Mehrkantkonus noch ausreichend konturiert sind,
um die auftretenden Kräfte
gut von den Tretkurbeln auf die Tretlagerwelle zu übertragen.
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Eine
kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Tretlagerwelle und den Tretkurbeln wird
begünstigt,
wenn der Konus eine Steigung von 1,5 bis 3 Grad, vorzugsweise von
2 Grad hat.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn die Länge
des Konus um 17 mm beträgt.
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Um
die Kanten des Mehrkantkonus noch ausreichend konturieren zu können, ist
bei einem kleineren Tretlagerwellen-Durchmesser von bis zu 22 mm
vorteilhaft, wenn der Konus maximal sieben Kanten hat. Bei einem
Tretlagerwellen-Durchmesser von mehr als 22 mm kann der Konus auch
acht Kanten oder mehr aufweisen.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Ansprüchen
sowie der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei
einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung
verwirklicht sein.
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Es
zeigt:
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1 eine Tretlagerwelle in
einer Draufsicht auf ihre Längsseite,
wobei die Tretlagerwelle an ihren Wellenenden jeweils einen Mehrkantkonus
hat, und
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2 die Tretlagerwelle aus 1 in einer Stirnansicht.
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In
den 1 und 2 ist eine Tretlagerwelle 1 dargestellt,
die an ihren Wellenenden 2,3 jeweils einen Mehrkantkonus 4 hat.
Auf jedes Wellenende 2,3 ist jeweils eine hier
nicht weiter dargestellte Tretkurbel mit ihrer zum Mehrkantkonus 4 komplementär geformten
Kurbelöffnung
aufsetzbar. Der Mehrkantkonus 4 der hier dargestellten
Tretlagerwelle 1 weist sechs Kanten 5 auf, so
dass der Mehrkantkonus 4 an das statisch und dynamisch
günstige
Rundprofil angenähert
ist.
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Auch
bei einem vergleichsweise kleinen Durchmesser der Tretlagerwelle
1 im Bereich ihres Mehrkantkonus 4 sind diese Kanten ausreichend konturiert,
um die auftretenden Kräfte
gut von den Tretkurbeln auf die Tretlagerwelle 1 übertragen
zu können.
Im Vergleich zu einem Vierkantkonus weist der Mehrkantkonus 4 der
hier dargestellten Tretlagerwelle 1 einen vergrößerten Durchmesser
auf, der eine erhöhte
Steifheit der Welle mit sich bringt. Im Vergleich zu einem Vierkantkonus
weist der Mehrkantkonus 4 der hier dargestellten Tretlagerwelle 1 auch
eine vergrößerte Gesamtkonusfläche auf,
die eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Tretlagerwelle 1 und den Tretkurbeln
noch zusätzlich
begünstigt.
Durch die Annäherung
der Winkel des Sechskantes 4 – nämlich 120 Grad im Vergleich
zu 90 Grad bei einem Vierkantkonus – an das Rundprofil wird die
Bruchsicherheit der hier dargestellten Tretlagerwelle 1 und
des Gegenparts – der
Kurbel – erhöht.
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Da
bei dem hier dargestellten Mehrkantkonus 4 ein Anschlag,
zusätzliche
Vielzahnungen zwischen Tretlagerwelle und Tretkurbeln und andere Hilfsmaßnahmen
an den Kurbeln entbehrlich sind, ist die hier dargestellte Verbindung
zwischen der Tretlagerwelle 1 und den Tretkurbeln tolerant
gegenüber Maßabweichungen
und selbst bei kleineren Stückzahlen
billig in der Herstellung.
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Die
an den Tretkurbeln vorgesehene Kurbelöffnung passt sich dem Mehrkantkonus 4 an
der Tretlagerwelle 1 notfalls auch mehrmals an. Da kein
Anschlag vorgesehen ist, können
die Tretkurbeln bei Bedarf durch Anziehen der in ein stirnseitiges
Innengewinde 6 einschraubbaren Kurbelschraube zunehmend
auf den Mehrkantkonus 4 aufgedrückt werden. Da die hier dargestellte
Tretlagerwelle 1 auch in geringen Stückzahlen spanend gefertigt
werden kann und da im Gegensatz zu Vielzahnverbindungen auf eine
kostspielige Kalibrierung verzichtet werden kann, ist die hier dargestellte
Tretlagerwelle 1 einfach und mit vergleichsweise geringen
Kosten herstellbar.
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Zusammenfassend
lässt sich
folgendes feststellen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrrad-Tretlager
mit einer Tretlagerwelle 1, die an ihren Wellenenden 2,3 einen
Mehrkantkonus 4 hat, auf dem jeweils eine Tretkurbel mit
einer komplementär geformten
Kurbelöffnung
aufsetzbar ist. Für
das erfindungsgemäße Fahrrad-Tretlager
ist kennzeichnend, dass der Mehrkantkonus 4 fünf oder
mehr als fünf
Kanten hat. Durch diese vielkantige Ausgestaltung des Mehrkantkonus
ist die Tretlagerwelle auch im Bereich ihrer Wellenenden an das
statisch und dynamische günstige
Rundprofil angenähert.
Das erfindungsgemäße Fahrrad-Tretlager
zeichnet sich durch seine steife und bruchsichere Ausgestaltung,
die kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Tretlagerwelle und den daran gehaltenen
Tretkurbeln sowie durch seine kostengünstige Herstellbarkeit auch
bei kleinen Stückzahlen
aus.